EP0186094A2 - Laser with a tunable emission wavelength - Google Patents

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EP0186094A2 EP85116053A EP85116053A EP0186094A2 EP 0186094 A2 EP0186094 A2 EP 0186094A2 EP 85116053 A EP85116053 A EP 85116053A EP 85116053 A EP85116053 A EP 85116053A EP 0186094 A2 EP0186094 A2 EP 0186094A2
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Abstract

Ein Laser mit durchstimmbarer Wellenlänge enthält als laseraktives Material im Laserresonator eine Mischung aus einer als Granulat vorliegenden ersten Substanz und einer fluiden oder festen zweiten Substanz. Eine dieser Substanzen ist laseraktiv. Die Dispersionskurven (11,12 bzw. 13,14) der Brechungsindices der beiden Substanzen sind in ihrem Verlauf temperatur- und/oder druck- bzw. dichteabhängig und haben mindestens einen Schnittpunkt. Bei Anregung des Lasers emittiert dieser bei einer Wellenlänge (λ1, λ2) die dem Schnittpunkt der Dispersionskurven entspricht. Zur Wahl der Emissionswellenlänge (λ1, λ2) wird die Temperatur und/oder der Druck bzw. die Dichte des Substanzgemisches im Laserresonator variiert.A laser with a tunable wavelength contains as a laser-active material in the laser resonator a mixture of a first substance present as granules and a fluid or solid second substance. One of these substances is laser active. The course of the dispersion curves (11, 12 and 13, 14) of the refractive indices of the two substances are temperature and / or pressure or density dependent and have at least one intersection. When the laser is excited, it emits at a wavelength (λ1, λ2) that corresponds to the intersection of the dispersion curves. To select the emission wavelength (λ1, λ2), the temperature and / or the pressure or the density of the substance mixture in the laser resonator is varied.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laser mit durchstimmbarer Emissionswellenlange. Solche Laser bestehen üblicherweise aus einem, einen Farbstoff als laseraktives Material enthaltenden Resonator, einer Pumplichtquelle und einem wellenlangendispersiven Glied, das als Gitter oder Etalon ausgebildet sein kann und das zur Variation der Emissionswellenlänge mechanisch bewegt wird.The present invention relates to a laser with a tunable emission wavelength. Such lasers usually consist of a resonator containing a dye as the laser-active material, a pump light source and a wavelength-dispersive element which can be designed as a grating or etalon and which is moved mechanically to vary the emission wavelength.

Der Einsatz solcher mechanisch bewegter Teile bringt technische Schwierigkeiten, insbes. bezüglich Justierung und Änderung der Resonator- bzw. Pumpgeometrie mit sich.The use of such mechanically moving parts brings with it technical difficulties, in particular with regard to adjusting and changing the resonator or pump geometry.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Laser zu schaffen, der eine Durchstimmung der Emissionswellenlänge ohne Verwendung mechanisch bewegter Teile im Resonatorraum ermöglicht.It is the object of the present invention to provide a laser which enables the emission wavelength to be tuned without using mechanically moving parts in the resonator space.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Laser, der aus einem, laseraktives Material enthaltenden Resonator und einer Pumplichtquelle besteht, durch eine Ausbildung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.Starting from a laser consisting of a resonator containing laser-active material and a pumping light source, this object is achieved by an embodiment according to the characterizing part of claim 1.

Bei dem Laser nach der Erfindung besteht das laseraktive Material im Resonatorraum aus zwei Substanzen unterschiedlicher Dispersion, deren Dispersionskurven sich bei mindestens einer Wellenlänge schneiden. Diese Wellenlänge ist dann gleich der Emissionswellenlänge des Lasers.In the laser according to the invention, the laser-active material in the resonator chamber consists of two substances with different dispersions, the dispersion curves of which intersect at least one wavelength. This wavelength is then equal to the emission wavelength of the laser.

Die Dispersionskurven der beiden Substanzen sind in ihrem Verlauf temperatur- und/oder druck- bzw. dichteabhöngig. Damit lassen sich diese Kurven und damit ihr Schnittpunkt und auch die Emissionswellenlänge des Lasers durch Variation der Temperatur und/oder des Druckes bzw. der Dichte der Substanzen im Resonatorraum verschieben.The course of the dispersion curves of the two substances depends on temperature and / or pressure or density. These curves and thus their point of intersection and also the emission wavelength of the laser can be shifted by varying the temperature and / or the pressure or the density of the substances in the resonator chamber.

Es sind sogenannte Dispersionsfilter (Christiansen-Filter) bekannt, bei denen eine Filterküvette beispielsweise ein Pulver aus optischem Glas und eine Flüssigkeit enthält, wobei diese Substanzen unterschiedliche Dispersion aufweisen. Die Filtersubstanzen sind so gewählt, daß sich ihre Dispersionskurven bei einer bestimmten Wellenlänge schneiden. Alle Strahlung dieser Wellenlänge wird durchgelassen, da die beiden Substanzen hier gleiche Brechungsindices haben. Strahlung anderer Wellenlänge wird an den vielen Grenzflächen zwischen Flüssigkeit und Glas reflektiert und kann das Filter nicht passieren. Es ist bekannt, daß sich bei solchen Dispersionsfiltern die Wellenlänge der durchgelassenen Strahlung mit der Temperatur ändert, so daß zur Konstanthaltung der Filter-Wellenlänge die Temperatur des Filters auf ca. 0,1° K konstant gehalten wird (ABC der Optik, 1961, Seiten 184/185).So-called dispersion filters (Christiansen filters) are known for which a filter cell contains, for example, an optical glass powder and a liquid, these substances having different dispersions. The filter substances are chosen so that their dispersion curves intersect at a certain wavelength. All radiation of this wavelength is transmitted, since the two substances have the same refractive indices here. Radiation of a different wavelength is reflected at the many interfaces between liquid and glass and cannot pass through the filter. It is known that with such dispersion filters the wavelength of the transmitted radiation changes with the temperature, so that the temperature of the filter is kept constant at about 0.1 ° K to keep the filter wavelength constant (ABC der Optik, 1961, pages 184/185).

Die Erfindung basiert auf der überraschenden Erkenntnis, daß das einem Dispersionsfilter zugrundeliegende physikalische Prinzip auch bei einem Laser Anwendung finden kann und hier den Bau eines Lasers ermöglicht, bei dem die Emissionswellenlänge ohne Verwendung mechanisch bewegter wellenlängendispersiver Glieder durchstimmbar ist.The invention is based on the surprising finding that the physical principle on which a dispersion filter is based can also be used in a laser and here enables the construction of a laser in which the emission wavelength can be tuned without using mechanically moved wavelength-dispersive elements.

Bei dem Laser nach der Erfindung liegt eine Substanz zweckmäßig als Granulat vor, wobei der Durchmesser der Granulatkörner zwischen einem Vielfachen einer Wellenlänge aus dem Durchstimmbereich und dem mm-Bereich liegen kann. Ist die als Granulat vorliegende feste Substanz laseraktiv, so kann sie beispielsweise aus Neodym-Glas bestehen. Die zweite Substanz ist dann zweckmäßig ein Fluid, beispielsweise Nitrobenzen. Ein solcher Laser emittiert im nahen Infrarot bei ca. 1 µm.In the laser according to the invention, a substance is expediently in the form of granules, the diameter of the granules being able to be between a multiple of a wavelength from the tuning range and the mm range. If the solid substance in the form of granules is laser-active, it can consist of neodymium glass, for example. The second substance is then expediently a fluid, for example nitrobenzene. Such a laser emits in the near infrared at approx. 1 µm.

Ein, im infraroten Spektralbereich emittierender Laser, kann beispielsweise als Granulat Kobalt-dotiertes ZnF2 (Co2+:ZnF2) enthalten, während als Fluid CC14 verwendet wird.A laser emitting in the infrared spectral range can contain, for example, cobalt-doped ZnF 2 (Co 2+ : ZnF 2 ) as granules, while CC1 4 is used as the fluid.

Ein Laser bei dem die flüssige Substanz laseraktiv ist, enthält beispielsweise in der Flüssigkeit den Farbstoff Rodamin, während das Granulat aus Quarz besteht.A laser in which the liquid substance is laser-active, for example, contains the dye rodamine in the liquid, while the granulate consists of quartz.

Anstelle einer flüssigen zweiten Substanz kann auch eine solche aus einem gasförmigen Stoff Verwendung finden. Bei diesem erfolgt zweckmäßig die Durchstimmung der Emissionswellenlänge über eine Variation des GasDruckes.Instead of a liquid second substance, one can also be made from a use gaseous substance. In this case, the emission wavelength is expediently tuned by varying the gas pressure.

Es ist auch möglich die zweite Substanz im Resonator als Festkörper auszubilden, beispielsweise durch Einbetten von granuliertem oder gepulvertem Neodymglas in NaCl.It is also possible to form the second substance in the resonator as a solid, for example by embedding granulated or powdered neodymium glass in NaCl.

Bei einem Laser mit einer Flüssigkeit als zweiter Substanz läßt sich diese so wählen, daß das Verstörkungsprofil des Lasers eine vorbestimmte Bandbreite hat. Verlaufen die Dispersionskurven von Flüssigkeit und Granulat sehr öhnlich, so berühren sie sich über einen bestimmten Wellenlängenbereich, der die Bandbreite des Verstörkungsprofils definiert. Bei sehr unterschiedlichem Verlauf der Dispersionskurven schneiden sich diese praktisch bei einer Wellenlänge, der Emissionswellenlänge des Lasers.In the case of a laser with a liquid as the second substance, this can be chosen so that the laser's interference profile has a predetermined bandwidth. If the dispersion curves of liquid and granulate run very normally, they touch over a certain wavelength range that defines the bandwidth of the disturbance profile. If the dispersion curves are very different, they practically intersect at one wavelength, the emission wavelength of the laser.

Wählt man eine Flüssigkeitskomponente so, daß sie im Wellenlängenbereich des Pumplichts eine Absorptionsbande aufweist, so tritt anomale Dispersion auf und damit können in jedem Falle zwei Schnittpunkte in der Dispersionskurve des Granulats und somit zwei Emmissionswellenlängen auftreten. Man erhölt einen Laser, der gleichzeitig Strahlung zweier Wellenlängen emittiert. Gegebenenfalls kann eine dieser Wellenlängen mittels eines außerhalb des Resonators im Strahlengang angeordneten Filters eliminiert werden.If one chooses a liquid component such that it has an absorption band in the wavelength range of the pump light, then anomalous dispersion occurs and thus two intersections in the dispersion curve of the granulate and thus two emission wavelengths can occur in any case. You raise a laser that simultaneously emits radiation of two wavelengths. If necessary, one of these wavelengths can be eliminated by means of a filter arranged outside the resonator in the beam path.

Wird bei dem Loser noch der Erfindung die Durchstimmung der Emissionswellenlönge über eine Variation der Temperatur bewirkt, so ist es zweckmößig das aus Granulat und flüssiger Substanz bestehende Materiolgemisch, das eine breiartige Masse darstellt ständig umzupumpen. Pumpen für solche breiartigen Massen sind bekannt. In der Pumpleitung wird ein Thermostat angeordnet, mit dem es möglich ist einen vorgegebene Temperaturwert genau einzuhalten oder die Temperatur der fließenden Masse und domit die Emissionswellenlönge des Lasers gesteuert zu variieren.If in the loser of the invention the tuning of the emission wavelength is effected by varying the temperature, it is expedient to constantly pump around the mixture of materials consisting of granules and liquid substance, which is a pulp-like mass. Pumps for such slurry-like masses are known. A thermostat is arranged in the pump line, with which it is possible to precisely maintain a predetermined temperature value or to vary the temperature of the flowing mass and thus the emission wavelength of the laser in a controlled manner.

Es ist auch möglich den Durchmesser der Gronulatkörner der ersten Substanz etwas größer (mm-Bereich) zu wählen und nur die fluide zweite Substanz umzupumpen. Eine Variation der Emissionswellenlänge kann dann auch durch sequentiellen Einsatz verschiedener fluider Substanzen oder durch Änderung der Konzentration einer solchen Substanz erreicht werden.It is also possible the diameter of the granules of the first sub punch a little larger (mm range) and only pump around the fluid second substance. A variation of the emission wavelength can then also be achieved by sequentially using different fluid substances or by changing the concentration of such a substance.

Eine Erhöhung der Temperatur des Materialgemisches im Resonatorraum kann beispielsweise über eine für das Pumplicht optisch transparente Widerstands-Aufdampfschicht auf dem Umfang der Resonator-Küvette erfolgen. Versieht man die Granulatkörner der festen Substanz, beispielsweise durch Dotierung mit Mg0 mit einer selektiven Absorptionsbande im infraroten Bereich, die zwischen 7 und 10 µm liegt, so ist eine Temperaturerhöhung durch Einstrahlung entsprechender Infrarotstrahlung möglich.The temperature of the material mixture in the resonator chamber can be increased, for example, via a resistance vapor deposition layer that is optically transparent to the pump light on the circumference of the resonator cuvette. If the granules of the solid substance are provided, for example by doping with MgO, with a selective absorption band in the infrared range which is between 7 and 10 μm, an increase in temperature is possible by irradiation with appropriate infrared radiation.

Bei dem Laser nach der Erfindung werden die Resonatorspiegel breitbandig ausgebildet. Diese können zweckmäßig direkt als Abschlußfenster der Resonator-Küvette verwendet werden. Dadurch wird ein sehr kompakter Aufbau des Lasers möglich.In the laser according to the invention, the resonator mirrors are designed to be broadband. These can expediently be used directly as the end window of the resonator cuvette. This enables a very compact construction of the laser.

Das Pumplicht für den erfindungsgemäßen Loser wird vorteilhaft so gewählt, daß bei der Wellenlänge oder im Wellenlängenbereich des Pumplichts die Dispersionskurven der Substanzen im Resonator keine Schnittstelle aufweisen. Damit wird das Pumplicht sehr stark und diffus im gesamten Resonatorvolumen gestreut, so daß eine sehr gute Intensitätsverteilung des Pumplichts in diesem Volumen erreicht wird.The pump light for the loser according to the invention is advantageously chosen such that the dispersion curves of the substances in the resonator have no interface at the wavelength or in the wavelength range of the pump light. The pump light is thus scattered very strongly and diffusely in the entire resonator volume, so that a very good intensity distribution of the pump light is achieved in this volume.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 1-5 der beigefügten Zeichnung naher erläutert. Im einzelnen zeigen:

  • Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des Lasers noch der Erfindung;
  • Fig. 2 die Dispersionskurven der beiden im Resonatorraum des Lasers der Fig. 1 enthaltenen Substanzen bei unterschiedlichen Temperaturen;
  • Fig. 3 die Dispersionskurven von zwei Substanzen im Resonatorraum eines nach der Erfindung ausgebildeten Farbstoff-Lasers;
  • Fig. 4 die Dispersionskurven von zwei anderen Substanzen im Resonator- raum eines nach der Erfindung ausgebildeten Farbstoff-Lasers;
  • Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Lasers.
The invention is explained below with reference to FIGS. 1-5 of the accompanying drawings. In detail show:
  • Figure 1 shows an embodiment of the laser still of the invention.
  • FIG. 2 shows the dispersion curves of the two substances contained in the resonator space of the laser of FIG. 1 at different temperatures;
  • 3 shows the dispersion curves of two substances in the resonator space of a dye laser designed according to the invention;
  • 4 shows the dispersion curves of two other substances in the resonator space of a dye laser designed according to the invention;
  • Fig. 5 shows another embodiment of the laser.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Küvette bezeichnet, die laseraktives Material enthält. Dieses besteht im dargestellten Beispiel aus einer ersten festen Substanz, die als fein granuliertes Neodym-Glas vorliegt und einer zweiten, als Fluid vorliegenden Substanz, beispielsweise Nitrobenzen. Dieses Substanzgemisch hat breiige Konstistenz und wird mittels einer Pumpe 2 ständig umgepumpt. Auf ihrem Weg vom Ausgang 3 der Küvette 1 über die Pumpe 2 zum Eingang 4 durchströmt das Substanzgemisch einen Thermostaten 5, in dem es auf die gewünschte Temperatur gebracht wird.In Fig. 1, 1 denotes a cuvette which contains laser-active material. In the example shown, this consists of a first solid substance which is in the form of finely granulated neodymium glass and a second substance which is in the form of a fluid, for example nitrobenzene. This mixture of substances has a pulpy consistency and is constantly pumped around by means of a pump 2. On its way from the outlet 3 of the cuvette 1 via the pump 2 to the inlet 4, the substance mixture flows through a thermostat 5, in which it is brought to the desired temperature.

Mit 6 und 7 sind die beiden Resonatorspiegel bezeichnet, die-breitbandig ausgelegt sind. Mit 8 und 9 sind zwei Pumplichtquellen bezeichnet. In einer bevorzugten Ausführungsform können diese Pumplichtquellen auch aus linearen oder zwei-dimensionalen Arrays von Halbleiterdiodenlasern bestehen. Anstelle dieser Pumplichtquellen kann zum Pumpen des Lasers auch die Ausgangsstrahlung eines zweiten, hier nicht dargestellten Lasers dienen, die schematisch durch den Pfeil 10 angedeutet ist.6 and 7 denote the two resonator mirrors which are designed to be broadband. With 8 and 9 two pump light sources are designated. In a preferred embodiment, these pump light sources can also consist of linear or two-dimensional arrays of semiconductor diode lasers. Instead of these pumping light sources, the output radiation of a second laser (not shown here), which is schematically indicated by arrow 10, can also be used to pump the laser.

Die Dispersionskurven der beiden Substanzen in der Laser-Küvette 1 sind in Fig. 2 gezeigt. Bei einer vorgewählten Temperatur T1 haben die Kurven den mit 11 und 12 bezeichneten Verlauf. Diese Kurven schneiden sich bei der Wellenlänge λ1. Wird die Temperatur des Substanzgemisches auf den Wert T2 geändert, so verschieben sich die Dispersionskurven und zeigen jetzt den gestrichelt dargestellten Verlauf 13,14. Die Kurven 13,14 schneiden sich bei der Wellenlänge "2'The dispersion curves of the two substances in the laser cuvette 1 are shown in FIG. 2. At a preselected temperature T 1 , the curves have the course designated 11 and 12. These curves intersect at the wavelength λ 1 . If the temperature of the substance mixture is changed to the value T 2 , the dispersion curves shift and now show the curve 13, 14 shown in dashed lines. Curves 13, 14 intersect at wavelength "2 '

Im dargestellten Beispiel ist die eine Substanz flüssig; ihre Dispersionskurven 11,13 zeigen eine relativ große Verschiebung bei Temperaturänderung.In the example shown, one substance is liquid; their dispersion curves 11, 13 show a relatively large shift when the temperature changes.

Enthält die Laserküvette 1 des Lasers der Fig. 1 ein Substanzgemisch dessen Dispersionskurven entsprechend Fig. 2 verlaufen, so emittiert der Laser bei der Temperatur T1 eine Strahlung 15 der Wellenlänge λ1. Bei Änderung der Temperatur auf den Wert T2 ändert sich die Wellenlänge der emittierten Strahlung auf den Wert λ2.If the laser cuvette 1 of the laser of FIG. 1 contains a mixture of substances whose dispersion curves run according to FIG. 2, the emits Laser at temperature T 1 a radiation 15 of wavelength λ 1 . When the temperature changes to the value T 2 , the wavelength of the emitted radiation changes to the value λ 2 .

Ändert man die Temperatur des Substanzgemisches in der Laserküvette 1 im Bereich ± 50° K, so läßt sich die Emissionswellenlänge je nach Zusammensetzung des Substanzgemisches um ca. 50 nm verschieben. Auch die Bandbreiten des Verstärkungsprofils des Lasers hängt von der Zusammensetzung des Substanzgemisches ab und kann zwischen ca. 0,03 und 3 nm liegen.If the temperature of the substance mixture in the laser cuvette 1 is changed in the range of ± 50 ° K, the emission wavelength can be shifted by approximately 50 nm depending on the composition of the substance mixture. The bandwidth of the gain profile of the laser also depends on the composition of the substance mixture and can be between approximately 0.03 and 3 nm.

Bei dem Laser der Fig. 1 ist das von den Pumplichtquellen 8,9 bzw. die von einem Pumplaser ausgehende Strahlung 10 so gewählt, daß im Wellenlängenbereich des Pumplichts kein Schnittpunkt der Dispersionskurven (Fig. 2) vorhanden ist. Damit wird das Pumplicht sehr stark und diffus im gesamten Volumen der Laserküvette 1 gestreut, so daß ein guter Anregungs-Wirkungsgrad erreicht wird.In the laser of FIG. 1, the radiation 10 emanating from the pump light sources 8, 9 or the radiation 10 emanating from a pump laser is selected such that there is no intersection of the dispersion curves (FIG. 2) in the wavelength range of the pump light. The pump light is thus scattered very strongly and diffusely in the entire volume of the laser cuvette 1, so that a good excitation efficiency is achieved.

Wird bei dem Loser der Fig. 1 eine Substanz als Flüssigkeit, z.B. als Farbstofflösung gewählt, so können durch die sehr kleinen Schichtdicken der Farbstofflamellen zwischen den Partikeln der festen Substanz, z.B. Quarz oder Quarzglas, keine ausgeprägten Fluktuationen in der Flüssigkeit auftreten. Solche Fluktuationen sind bisher aufgrund der dabei auftretenden Schlierenbildung der Verwendung größerer Forbstoffküvetten im Laserresonator entgegengestanden.1, a substance as a liquid, e.g. chosen as the dye solution, the very small layer thicknesses of the dye lamellae between the particles of the solid substance, e.g. Quartz or quartz glass, no pronounced fluctuations occur in the liquid. Such fluctuations have hitherto prevented the use of larger dye cells in the laser resonator due to the streaking that occurs.

Wählt man die Substanzen eines solchen Farbstofflasers so, daß ihre Dispersionskurven den in Fig. 3 dargestellten beispielsweisen Verlauf haben, so schneiden sich die Kurven 24 des Granulats und 25 der Farbstofflösung nicht in einem genau definierten Punkt; sie berühren sich praktisch innerhalb des mit 26 bezeichneten Bereiches. Dieser Bereich der Breite Δλ legt die Bandbreite des Verstärkungsprofils des Lasers fest. Es ist ohne weiteres zu sehen, daß diese Bandbreite durch den Verlauf der Dispersionskurven festgelegt ist.If one selects the substances of such a dye laser so that their dispersion curves have the example shown in FIG. 3, the curves 24 of the granules and 25 of the dye solution do not intersect at a precisely defined point; they practically touch each other within the area designated by 26. This range of the width Δλ defines the bandwidth of the gain profile of the laser. It can easily be seen that this bandwidth is determined by the course of the dispersion curves.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist die Farbstofflösung so gewählt, daß sie anomale Dispersion hat. Im Bereich 29 liegt eine Absorptionsbande. Dadurch hat die Dispersionskurve 27 der Farbstofflösung einen solchen Verlauf, daß zwei Schnittpunkte 30 und 31 mit der Dispersionskurve 28 des Granulats auftreten. Der Loser emittiert damit Strahlung der beiden Wellenlängen λ1 und λ2.In the embodiment of Fig. 4, the dye solution is selected so that it has anomalous dispersion. In the area 29 there is an absorption band. As a result, the dispersion curve 27 of the dye solution has such a profile that two intersection points 30 and 31 occur with the dispersion curve 28 of the granulate. The loser thus emits radiation of the two wavelengths λ 1 and λ 2 .

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel enthölt das in der Loserküvette 16 befindliche Substanzgemisch als feste Substanz ein Granulat aus Quarz und als flüssige Substanz eine Lösung des Farbstoffs Rodamin. Die Resonatorspiegel 17,18 bilden direkt die Abschlußfenster der Küvette 16, so daß dieser Laser sehr kompakt aufgebaut ist. Mit 19,20 sind Pumplichtquellen bezeichnet.In the exemplary embodiment shown in FIG. 5, the substance mixture in the loose cell 16 contains a granulate of quartz as a solid substance and a solution of the dye rodamine as a liquid substance. The resonator mirrors 17, 18 directly form the end window of the cuvette 16, so that this laser is very compact. Pump light sources are designated with 19.20.

Die Laserküvette 16 ist auf ihrem Mantel mit einer für das Pumplicht transparenten elektrischen Widerstandsschicht 21 versehen. An diese wird über das schematisch gezeichnete Steuerglied 22 eine Stromquelle 23 angelegt. Damit läßt sich über das Steuerglied 22 die Temperatur des Substanzgemisches in der Küvette 16 beeinflussen.The laser cuvette 16 is provided on its jacket with an electrical resistance layer 21 which is transparent to the pump light. A current source 23 is applied to this via the schematically drawn control element 22. The temperature of the substance mixture in the cuvette 16 can thus be influenced via the control member 22.

Wird das Substanzgemisch in der Laserküvette 16 mit einem festen Granulat aus Quarzglas aufgebaut, das eine Absorptionsbande im infraroten Bereich aufweist, die zwischen 5 und 50 um liegt, so ist eine Temperaturänderung des Substanzgemisches auch durch Einstrahlung entsprechender Infrarotstrahlung möglich. Die Strahlungsquellen 19,20 sind dann entsprechend ausgestaltet.If the substance mixture in the laser cuvette 16 is built up with a solid granulate made of quartz glass, which has an absorption band in the infrared range that is between 5 and 50 μm, a temperature change of the substance mixture is also possible by irradiation with corresponding infrared radiation. The radiation sources 19, 20 are then designed accordingly.

Wird bei dem Laser der Fig. 3 nicht die flüssige, sondern die feste Substanz aus laseraktivem Material hergestellt, z.B. aus einem Urandotiertem MgFz-Granulat (U3+:MgF2), so kann, speziell bei Emissionswellenlängen im Infraroten die zweite Substanz auch gasförmig sein. Dies bietet die Möglichkeit die Durchstimmbarkeit des Lasers nicht nur über die Temperatur, sondern auch über eine Druckänderung der Gaskomponente zu erzielen. Dazu wird das Gas zweckmäßig ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 umgepumpt.If not the liquid but the solid substance is produced from laser-active material in the laser of FIG. 3, for example from a uranium-doped MgF z granulate (U 3+ : MgF 2 ), the second substance can also, especially at emission wavelengths in the infrared be gaseous. This offers the possibility of achieving the tunability of the laser not only via the temperature, but also via a change in pressure of the gas component. For this purpose, the gas is expediently pumped around, similarly to the exemplary embodiment in FIG. 1.

Die Verwendung einer Mischung aus einem Granulat und einer fluiden oder festen zweiten Substanz als laseraktives Medium im Laserresonator ist nicht nur auf die hier dargestellten Ausbildungen eines Lasers beschränkt, sondern findet zweckmäßige Anwendung auch bei Lasern mit einer anderen Geometrie, beispielsweise bei Verwendung einer kugelförmigen Laserküvette.The use of a mixture of granules and a fluid or solid second substance as a laser-active medium in the laser resonator is not only limited to the designs of a laser shown here, but is also suitably used in lasers with a different geometry, for example when using a spherical laser cuvette.

Claims (9)

1. Laser mit durchstimmbarer Emissionswellenlänge, bestehend aus einem, laseraktives Material enthaltenden Resonator und einer Pumplichtquelle, dadurch gekennzeichnet, daß das im Resonator enthaltene Material aus der Mischung einer als Granulat vorliegenden ersten Substanz mit einer zweiten Substanz besteht, wobei mindestens eine dieser Substanzen laseraktiv ist, daß die in ihrem Verlauf temperatur- und/oder druck- bzw. dichteabhangigen Dispersionskurven (11,12 bzw. 13,14) der Brechungsindices der beiden Substanzen mindestens einen Schnittpunkt (λ1, λ2) haben, und daß zur Wahl der Emissionswellenlänge eine Einrichtung (2,5) zur Variation von Temperatur und/oder Druck der Substanzmischung vorgesehen ist.1. Laser with tunable emission wavelength, consisting of a resonator containing laser-active material and a pump light source, characterized in that the material contained in the resonator consists of a mixture of a first substance present as granules with a second substance, at least one of these substances being laser-active that the temperature and / or pressure or density-dependent dispersion curves (11, 12 or 13, 14) of the refractive indices of the two substances have at least one intersection (λ 1 , λ 2 ), and that the emission wavelength can be selected a device (2,5) for varying the temperature and / or pressure of the substance mixture is provided. 2. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Substanz als Flüssigkeit vorliegt.2. Laser according to claim 1, characterized in that the second substance is present as a liquid. 3. Laser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit einen laseraktiven Farbstoff enthält.3. Laser according to claim 2, characterized in that the liquid contains a laser-active dye. 4. Laser noch Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Substanzkomponenten im Wellenlängenbereich des Pumplichts anomale Dispersion aufweist.4. Laser still claim 3, characterized in that one of the substance components in the wavelength range of the pump light has anomalous dispersion. 5. Loser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Substanz gasförmig ist.5. Loser according to claim 1, characterized in that the second substance is gaseous. 6. Laser noch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Substanz als Festkörper vorliegt.6. Laser still claim 1, characterized in that the second substance is present as a solid. 7. Laser noch Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substanzgemisch über eine Pumpe (2) laufend durch den Resonator-Raum (1) des Lasers bewegt wird, und daß im Pump-Kreislauf ein Thermostat (5) vorgesehen ist.7. Laser still claims 1 to 5, characterized in that the mixture of substances is continuously moved by a pump (2) through the resonator chamber (1) of the laser, and that a thermostat (5) is provided in the pump circuit. 8. Laser nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Substanzen eine selektive Absorptionsbande im infraroten Bereich aufweist, und daß zur Temperaturregelung im Bereich dieser Absorptionsbande emittierende Strahlungsquellen (19,20) vorgesehen sind.8. Laser according to claim 1 to 6, characterized in that at least one of the substances has a selective absorption band in the infrared region, and that for temperature control in the region of this absorption band emitting radiation sources (19, 20) are provided. 9. Laser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator von einer Küvette (16) gebildet ist, deren Abschlußfenster als breitbandige Resonatorspiegel (17,18) ausgebildet sind.9. Laser according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the resonator is formed by a cuvette (16), the end window of which is designed as a broadband resonator mirror (17, 18).
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